устройство для добычи тяжелой вязкой нефти

Формула изобретения

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти, содержащее эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями и трубопровод, отличающееся тем, что в скважине с нефтеносным пластом и водоносным пропластком трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен прямым подпружиненным и обратным клапанами, а рабочие отверстия состоят из двух групп - верхней и нижней, которые расположены соответственно напротив нефтеносного пласта и водоносного пропластка, при этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше нефтеносного пласта и водоносного пропластка соответственно верхним и нижним пакерами, причем трубопровод выше прямого подпружиненного клапана оснащен цилиндром плунжерного насоса с обводным каналом, при этом цилиндр плунжерного насоса сообщен с нефтеносным пластом через верхнюю группу рабочих отверстий посредством обратного клапана при перекачке на дневную поверхность разогретой нефти, а внутренняя полость трубопровода сообщена с водоносным пропластком через нижнюю группу рабочих отверстий посредством прямого подпружиненного клапана и обводного канала при нагнетании в водоносный пласт теплоносителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче тяжелой вязкой нефти, а также парафиносмолистосодержащей нефти.

Известен способ добычи вязкой нефти или битума из пласта (авторское свидетельство №834339, Е21В 43/24, опубл. БИ №20 от 30.05.1981 г.), осуществляемый устройством, содержащим эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями напротив продуктивного пласта.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, закачку теплоносителя производят непосредственно в продуктивный пласт, который распространяется глубоко в пласт, разогревая последний, а по мере последующей добычи пласт остывает, кольматируя поры и трещины отдаленных зон продуктивного пласта;

- во-вторых, область применения устройства ограничена и осуществима только в скважинах с высоким пластовым давлением, поскольку добыча осуществляется без применения насоса.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для добычи тяжелой вязкой нефти (патент RU №2098615, Е21В 43/24, опубл. БИ №34 от 10.12.1997 г.), содержащее нагнетательные и эксплуатационные колонны с рабочими отверстиями на нижних концах, при этом нагнетательные и эксплуатационные колонны охвачены жестко соединенными с ним трубопроводами, каждый из которых выполнен с возможностью прокачки по нему теплоносителя с обеспечением циркуляции последнего с поверхности земли - нефтяной пласт - на поверхность земли.

Недостатками данной конструкции устройства являются:

- во-первых, требуется как минимум две скважины (нагнетательная и эксплуатационная), и в случае отсутствия на кусте нагнетательной скважины невозможна работа устройства, а при отдаленном нахождении нагнетательной скважины от эксплуатационной возрастает длина трубопровода, связывающего их, в связи с чем увеличивается металлоемкость конструкции;

- во-вторых, продукция отбирается только за счет пластового давления в продуктивном пласте, поддерживаемого усилием нагнетания теплоносителя, что увеличивает затраты на его подготовку;

в-третьих, теплоноситель (горячий водяной пар) закачивается непосредственно в пласт, при этом максимальный прогрев приходится на нагнетательную скважину, где затрачивается большая часть тепла.

Технической задачей изобретения является исключение контакта теплоносителя с продуктами скважины, а также повышение эффективности прогрева добываемой продукции в скважине и сокращение затрат на подготовку теплоносителя.

Указанная задача решается устройством для добычи тяжелой вязкой нефти, содержащем эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями и трубопровод.

Новым является то, что трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен прямым подпружиненным и обратным клапанами, а рабочие отверстия состоят из двух групп - верхней и нижней, которые расположены соответственно напротив нефтеносного пласта и водоносного пропластка, при этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше нефтеносного пласта и водоносного пропластка, соответственно, верхним и нижним пакерами, причем трубопровод выше прямого подпружиненного клапана оснащен цилиндром плунжерного насоса с обводным каналом, при этом цилиндр плунжерного насоса сообщается с нефтеносньм пластом через верхнюю группу рабочих отверстий посредством обратного клапана, а внутренняя полость трубопровода - с водоносным пропластком через нижнюю группу рабочих отверстий посредством прямого подпружиненного клапана и обводного канала.

На чертеже схематично изображено устройство для добычи тяжелой вязкой нефти в процессе работы.

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти (см. чертеж) состоит из эксплуатационной колонны 1 с двумя группами рабочих отверстий - верхней 2 и нижней 3, которые расположены соответственно напротив нефтеносного пласта 4 и водоносного пропластка 5, соответственно, а также трубопровода 6, представляющего собой колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), расположенного внутри эксплуатационной колонны 1.

Трубопровод 6 оснащен прямым подпружиненным клапаном 7, способным герметизировать внутреннюю полость трубопровода 6 при давлении (расчетном), превышающем давление столба разогретой тяжелой вязкой нефти в нем, а также обратным клапаном 8.

Пространство между эксплуатационной колонной 1 и трубопроводом 6 разобщено выше нефтеносного пласта 4 и водоносного пропластка 5, соответственно, верхним 9 и нижним 10 пакерами. Трубопровод 6 выше прямого подпружиненного клапана 7 оснащен цилиндром 11 плунжерного насоса 12 с обводным каналом 13.

Цилиндр 11 плунжерного насоса 12 сообщается с нефтеносным пластом 4 через верхнюю группу рабочих отверстий 2 посредством обратного клапана 8.

Внутренняя полость трубопровода 6 сообщается с водоносным пропластком 5 через нижнюю группу рабочих отверстий 3 посредством прямого подпружиненного клапана 7 и обводного канала 13.

Трубопровод 6 под нижним пакером 10 оснащен радиальными отверстиями 14 и опирается на забой 15. Нижний конец трубопровода 6 заглушен и уперт в забой 15.

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти работает следующим образом. Перед началом добычи тяжелой вязкой нефти из нефтеносного пласта 4 с устья скважины (не показано) по трубопроводу 6 через обводной канал 13 и прямой подпружиненный клапан 7, достигнув расчетного давления его открытия, сквозь радиальные отверстия 14 трубопровода 6 и нижнюю группу рабочих отверстий 3 эксплуатационной колонны 1 нагнетают теплоноситель (горячий водяной пар) в водоносный пропласток 5.

Водоносный пропласток 5 разогревается и передает тепло вверх сначала на подошву нефтеносного пласта 4 и далее прогревает весь нефтеносный пласт 4 по его высоте (мощности), причем основная зона прогрева приходится на приствольную зону эксплуатационной колонны 1, то есть районы расположения верхних 2 и нижних 3 групп рабочих отверстий эксплуатационной колонны 1.

Нагнетание теплоносителя продолжают в течении определенного времени, которое задается опытным путем и зависит от таких показателей, как глубина расположения нефтеносного пласта 4, расстояния между нефтеносным пластом 4 и водоносным пропластком 5, степени вязкости нефти и т.п. Контакт теплоносителя с нефтеносным пластом 4 исключается с помощью верхнего 9 и нижнего 10 пакеров, установленных соответственно выше нефтеносного пласта 4 и водоносного пропластка 5.

По прошествии времени на нагнетание теплоносителя посредством привода (не показано), расположенного на устье скважины, запускают в работу плунжерный насос 12, спущенный в скважину на колонне насосных штанг 16, который своим цилиндром 11 герметично зафиксирован внутри трубопровода 6. При этом разогретая тяжелая вязкая нефть из нефтеносного пласта 4 через верхнюю группу радиальных отверстий 2 эксплуатационной колонны 1 и обратный клапан 8 поступает на прием плунжерного насоса 12, который перекачивает разогретую тяжелую вязкую нефть на дневную поверхность.

В процессе перекачки на дневную поверхность разогретой тяжелой вязкой нефти исключается попадание последней в водоносный пропласток 5, поскольку прямой подпружиненный клапан 7 выполнен с возможностью герметизации внутренней полости трубопровода 6 при давлении, превышающем давление столба тяжелой вязкой нефти в нем.

По мере извлечения разогретой тяжелой вязкой нефти она остывает, и в определенный момент прекращается ее подъем на поверхность, на что реагирует датчик (не показано), установленный на устье скважины, который отключает привод плунжерного насоса 12. Далее необходимо закачивать теплоноситель и весь вышеописанный цикл повторяется, при этом в процессе закачки теплоносителя в водоносный пропласток 5 прогреваются все детали устройства, имеющие контакт с тяжелой вязкой нефтью в процессе ее добычи, в том числе прямой подпружиненный клапан 7 и обратный клапан 8, что благоприятно для последующей работы устройства.

Предлагаемое устройство исключает контакт теплоносителя с продуктами нефтеносного пласта, поскольку закачка теплоносителя производится в водоносный пропласток, передающий тепло вверх в нефтеносный пласт, при этом отбор продукции производится посредством плунжерного (штангового) насоса. Кроме того, повышение эффективности прогрева добываемой продукции в скважине связано с прогревом продуктов нефтеносного пласта в основном в приствольной зоне эксплуатационной колонны.

Существенным условием эффективности применения предлагаемого устройства является небольшая мощность водоносного пропластка для предотвращения непроизводительны потерь на его прогрев. Все вышеотмеченные факторы повышают технико-экономические показатели добычи тяжелой вязкой нефти и сокращают затраты на подготовку теплоносителя.